CN109321790B - 一种土司盒用铝基材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铝合金的制备技术领域，具体涉及一种土司盒用铝基材及其制备方法。本发明以铝锭、铝中间合金锭、镁锭为原料，经熔化、铸造、热轧、冷轧、再结晶退火、再次冷轧、再次再结晶退火工序后制得铝基材产品。所得铝基材成品的抗拉强度≥310MPa，屈服强度≥220MPa，延伸率≥16%，铝材表层晶粒的再结晶织构占比≥60%。该产品具有良好的塑性和抗高温软化性能，表面经适当处理后用于制备土司盒类需反复烘焙的食品容器。与传统土司盒容器相比本发明的铝基材产品无需复合，生产工艺更加简单。
Description
技术领域
本发明属于铝合金制备技术领域，具体为涉及一种土司盒用铝基材及其制备方法。
背景技术
烤面包、蛋糕等产品因食用便利，已得到人们越来越广泛的喜爱，而随着微波炉、面包机逐渐步入千家万户，人们对土司盒的需求越来越旺盛，但目前在用的土司盒外壳材料中，不锈钢产品导热效率低，复合材料因工序复杂而生产成本高，一般的铝合金产品也存在食品安全和不易清洁等问题，故需要成本低、易清洁、安全环保的创新型金属容器制品。
在现有的烘焙容器基材制作方法中，专利“铝合金复合材料及其生产方法”（CN105779824）中，使用3003A铝合金和特殊成分的芯层复合，经特氟隆涂层处理后制得高压锅内胆产品，但该工艺复合过程复杂，生产工艺繁琐，获得的产品在特氟隆涂层涂覆烘烤前的抗拉强度也仅为155~205MPa，热处理后抗拉强度仅为148~175MPa，即该方法生产时制作成本高，后期使用周期也比较短。专利“一种铝合金及其制造方法”（CN103243247A），制造的铝合金主要作为汽车车身板材使用，使用过程中的最高温度仅为170℃的低温热处理，是否具有抗高温软化性能未提及；
本发明为了解决上述问题，结合特氟隆涂层涂覆高温烘烤工艺的实际特点，在搭配合理的铝合金成分下，控制材料内部的织构组成，实现产品经430℃高温烘烤后，仍具有较高的强度，提供了一种生产效率高、成本低、抗高温软化效果好的铝基材及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土司盒用铝基材及其制备方法，本发明的方法能够快速、低成本地生产出经特氟隆涂层涂覆烘烤加工后仍具有高强度的烘焙容器用铝基材产品。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种土司盒用铝基材，按重量百分比计，其化学成分为：Si≤0.15%，Fe0≤0.35%，Cu≤0.1%，Mn 0.01~0.5%，Mg 5.5~6.5%，Ti 0.05~0.08%；Cr 0.3~0.6%，余量为AL及制造过程中产生的不可避免的杂质；每种杂质的重量百分比不超过0.05%。
一种土司盒用铝基材的制备方法包括：以铝锭、铝中间合金锭、镁锭为原料，经熔化、铸造、热轧、冷轧、再结晶退火、再次冷轧、再次再结晶退火工序后制得铝基材产品。
一种土司盒用铝基材的制备方法，包括以下具体步骤：
1）将原料按比例经720~750℃熔炼炉融化、配料后，静置时间≥0.5h后起铸，经半连续铸造制得大板锭，铸造温度680~710℃；
2）铸锭经锯切、铣面后进入加热炉加热，金属在温度400~460℃保温4-36h，热轧终轧温度260~320℃，得热轧坯料；
3）热轧后的卷材经冷轧，进行再结晶退火，再次冷轧，再次再结晶退火后，获得铝基材成品。
上述步骤2）中的锯切厚度为400mm；铣面为上下表面铣面10mm；所得热轧坯料的厚度为6.0-10.0mm。
上述步骤3）中再结晶退火前的冷轧变形量≥70%。
上述步骤3）中的再次再结晶退火后的冷轧变形量在5%~20%。
上述步骤3）中的再结晶退火温度为360~450℃；再次再结晶退火温度为400~450℃。
上述制备方法所得铝基材成品的抗拉强度≥310MPa，屈服强度≥220MPa，延伸率≥16%；表层晶粒的的再结晶织构占比≥60%。
本发明的铝基材产品，以高强5系铝合金为基础，适当增加Mg和Cr含量，并通过控制内部织构组成，提高抗高温烘烤软化性能。产品废料易于回收重熔，使用常规铝合金板带生产设备即可生产，生产成本可控。
以下对各成分的含量数值限定以及晶粒尺寸控制的原因加以说明：
Mg：是保证合金强度的主添加元素，若含量低于5.5wt%，则成品强度下限指标将不能满足，若Mg含量超过6.5%，铸锭热轧过程容易开裂；
Cr：是保证合金强度抗高温烘烤软化的主添加元素，含量不足0.3%其作用效果不明显，但添加量超过0.6%后，降低产品的导热效果。
Fe：杂质元素，随着Fe含量的增加，粗大β相将增多，降低合金的延展性。
Si：合金中的Si主要为杂质，在成本可控的条件下，尽量低；
再结晶织构占比超过60%，可保证铝基材进行高温烘烤时，内部的储能足够低，以致其不容易发生晶粒变化，从而保证高温烘烤前后抗拉强度稳定。
本发明的效果在于：
本发明制备获得的铝基材，结合特殊的成分组成和内部组织、织构控制，使产品具有很好的抗烘烤软化特性，并兼具良好的成型性能。经430℃，10min模拟烘烤处理后，产品抗拉强度仍≥310MPa，满足土司盒产品使用所需的强度要求。本发明的铝基材产品生产效率高、成本低，特氟隆涂层涂覆烘烤处理后强度高、抗高温软化效果好，可反复多次使用，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
一种土司盒用铝基材，按重量百分比计，其化学成分为：Si 0.10%，Fe 0.35%，Cu0.1%，Mn 0.5%，Mg 6.5%，Ti 0.05%；Cr 0.6%，余量为AL及制造过程中产生的不可避免的杂质。
一种土司盒用铝基材的制备方法，包括以下步骤：
1）将铝锭、铝中间合金锭及镁锭原料按比例在740℃熔化后，静置2小时，随后在690℃下起铸，制得规格为300×1350×8000mm的大板锭；
2）铸锭经头尾锯切400mm及上下表面铣面10mm后，置于加热炉中加热，金属温度440℃保温4h后，经热轧制得终轧温度300℃，厚度为6.0mm的热轧坯料；
3）随后将6.0mm热轧坯料冷轧至1.2mm，并在360℃下再结晶退火，随后冷轧至1.0mm，并再次进行400℃的再结晶退火获得铝基材成品，铝基材成品表层晶粒的再结晶织构占比68%。
所得铝基材产品的抗拉强度320MPa，屈服强度225MPa，延伸率17.6%；经特氟隆涂层涂覆， 430℃，10min模拟烘烤后，铝基材产品的抗拉强度为310MPa；表明所得铝基材产品具有良好的抗烘烤软化特性，满足土司盒类食品容器的需求。
实施例2
一种土司盒用铝基材，按重量百分比计，其化学成分为：Si 0.15%，Fe 0.22%，Cu0.05%，Mn 0.01%，Mg 5.5%，Ti 0.08%；Cr 0.3%，余量为AL及制造过程中产生的不可避免的杂质。
一种土司盒用铝基材的制备方法，包括以下步骤：
1）将铝锭、铝中间合金锭及镁锭原料按比例在720℃熔化后，静置2小时，随后在710℃下起铸，制得规格为350×1200×8000mm的大板锭；
2）铸锭经头尾锯切400mm及上下表面铣面10mm后，置于加热炉中加热，金属温度400℃保温24h后，经热轧制得终轧温度320℃，厚度为8.0mm的热轧坯料；
3）随后将8.0mm热轧坯料冷轧至1.6mm，并在400℃下再结晶退火，随后冷轧至1.5mm，并再次进行450℃的再结晶退火获得铝基材成品，铝基材成品表层晶粒的再结晶织构占比90%。
所得铝基材产品的抗拉强度325MPa，屈服强度230MPa，延伸率19.8%；经特氟隆涂层涂覆，430℃，10min模拟烘烤后，产品抗拉强度为315MPa；表明所得铝基材产品具有良好的抗烘烤软化特性，满足土司盒类食品容器的需求。
实施例3
一种土司盒用铝基材，按重量百分比计，其化学成分为Si：0.04%，Fe：0.08%，Cu：0.05%，Mn：0.03%，Mg：6.0%，Ti：0.06%；Cr：0.5，其余为制造过程中产生的其他杂质，每种杂质的重量百分比最高为0.05%，余量为AL及制造过程中产生的不可避免的杂质。
一种土司盒用铝基材的的制备方法，包括以下步骤：
1）将铝锭、铝中间合金锭及镁锭原料按比例在750℃熔化后，静置4小时，随后在680℃下起铸，制得规格为320×1600×8000mm的大板锭；
2）铸锭经头尾锯切400mm及上下表面铣面10mm后，置于加热炉中加热，金属温度460℃保温20h后，经热轧制得终轧温度260℃，厚度为10.0mm的热轧坯料；
3）随后将10.0mm热轧坯料冷轧至2.5mm，并在450℃下再结晶退火，随后冷轧至2.0mm，并再次进行450℃的再结晶退火获得铝基材成品，铝基材成品表层晶粒的再结晶织构占比87%。
所得铝基材产品抗拉强度330MPa，屈服强度227MPa，延伸率18.6%；经特氟隆涂层涂覆，430℃，10min模拟烘烤后，铝基材产品抗拉强度为318MPa；表明所得铝基材产品具有良好的抗烘烤软化特性，满足土司盒类食品容器的需求。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (2)
1.一种土司盒用铝基材，其特征在于，按重量百分比计，其化学成分为：Si≤0.15％，Fe≤0.35％，Cu≤0.1％，Mn 0.01～0.5％，Mg 5.5～6.5％，Ti 0.05～0.08％，Cr 0.3～0.6％，余量为Al及制造过程中产生的不可避免的杂质；每种杂质的重量百分比不超过0.05％；
制备方法：以铝锭、铝中间合金锭、镁锭为原料，经熔化、铸造、热轧、冷轧、再结晶退火、再次冷轧、再次再结晶退火工序后制得铝基材产品；
包括以下具体步骤：
1)将原料按比例经720～750℃熔炼炉融化、配料后，静置时间≥0.5h后起铸，经半连续铸造制得大板锭，铸造温度680～710℃；
2)铸锭经锯切、铣面后进入加热炉加热，金属在温度400～460℃保温4-36h，热轧终轧温度260～320℃，得热轧坯料；
3)热轧后的坯料经冷轧，进行再结晶退火，再次冷轧，再次再结晶退火后，获得铝基材成品；
步骤3)中再结晶退火前的冷轧变形量≥70％；再结晶退火温度为360～450℃；再次再结晶的退火温度为400～450℃；再次再结晶退火前的冷轧变形量在5％～20％；
所得铝基材成品的抗拉强度≥310MPa，屈服强度≥220MPa，延伸率≥16％；
所得铝基材成品表层晶粒的再结晶织构占比≥60％。
2.根据权利要求1所述的土司盒用铝基材，其特征在于：步骤2)中的锯切厚度为400mm；铣面为上下表面铣面10mm；所得热轧坯料的厚度为6.0-10.0mm。
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